Analiticka Hemija

ANALITIĈKA HEMIJA

Semestar:

IV

Fond ĉasova:

3 + 3

Predmetni nastavnici:

Dr Eva

Lonĉar, red. prof.

Dr Ljiljana Kolarov, vanred. prof.

Dr Radomir

Malbaša, docent

Veţbe:

Predmetni nastavnici

Suzana

AnĊelković, tehniĉki saradnik

S.Petrović: Analitička hemija, Tehnološki fakultet, Novi Sad, 1987. S.Lomić, Lj.Radosavljević: Računanje u hemiji, Tehnološki fakultet, Novi Sad, 1989.

Lj. Kolarov, E. Lonĉar: Kvalitativna semi-mikro hemijska analiza – Praktikum, Tehnološki fakultet, Novi Sad, 1995.

Lj. Kolarov, E. Lonĉar, M. Aĉanski: Kvantitativna hemijska analiza – Praktikum sa elementima teorije, Tehnološki fakultet, Novi Sad, 1996. G.D. Christian: Analytical Chemistry, John Wiley & Sons, Inc. New York, 1994.

D. Harvey: Modern Analytical Chemistry, Mc Graw Hill, Boston, 2000.

D.A. Skoog, D.M. West, F.J. Holler: Osnove analitičke kemije (prevod sa engleskog), Školska knjiga, Zagreb, 1999.

A.DOMAĆI ZADACI: Stehiometrijska izraĉunavanja B.PISANI IZVEŠTAJI: Pismeni izveštaj o svakoj uraĊenoj

laboratorijskoj veţbi - laboratorijski dnevnik

C. ORALNE OBAVEZE: Provera znanja pred svaku laboratorijsku veţbu D. TESTOVI: 2 (Teorija) + 2 Kolokvijuma (Zadaci)

E. PROJEKTI:

-PREDISPITNE OBAVEZE STUDENATA:

PREDUSLOV ZA POLAGANJE ISPITA:

• UraĊene sve laboratorijske veţbe predviĊene planom i programom Fakulteta i

• ostvaren minimalan broj bodova 39 iz predispitnih obaveza

Predispitne obaveze Poeni Min Max

1. Odbranjene i urađene vežbe 10 6 10

2. Test 1 (Teorija) 15 - 60

3. Kolokvijum I (Zadaci) 15

-4. Test 2 (Teorija) 15

-5. Kolokvijum II (Zadaci) 15

-Ukupno predispitne obaveze 70 39 70

Ispit (Usmeni) 30 16 30

Ukupno 100 55 100

NAĈIN POLAGANJA ISPITA I ELEMENTI RELEVANTNI ZA FORMIRANJE KONAĈNE OCENE (u skladu sa odlukom Nauĉno-nastavnog veća Fakulteta):

Bodovi Ocena 0 – 54 5 55 – 64 6 65 – 74 7 75 – 84 8 OCENJIVANJE

• 12 -14 ĉasova, svaki radni dan KONSULTACIJE

ANALITIČKA HEMIJA je nauka o metodama odreĊivanja sastava supstanci(Savić, Savić, Osnovi analitičke hemije, Klasičme metode, 1989).

Grĉki “ANALYSIS” – razlaganje celine na njene sastavne delove

―ANALITIČKA HEMIJA ili veština raspoznavanja razliĉitih materija i njihovih sastavnih delova, zauzima istaknuto mesto u primeni nauke, jer nam omogućuje odgovore na pitanja koja se pojavljuju svuda gde se hemijski postupci primenjuju u nauĉne i tehniĉke svrhe. Izuzetna vaţnost analitiĉke hemije je razlog što se ona neprestano neguje od vrlo ranog doba istorije hemije, a zapisi, koji uglavnom obuhvataju rezultate kvantitativnog rada, proteţu se celom naukom‖ (Ostwald, 1894., u Skoog, West, Holler, Osnove analitičke hemije (prevod), 1999.)

“ANALITIČKA HEMIJA je nauĉna disciplina koja razvija i primenjuje metode, instrumente i strategije da dobije informaciju o sastavu i prirodi materije u prostoru i vremenu‖ (Odelenje za analitičku hemiju i federacija evropskih hemijskih nauka, u Kellner i sar., Analytical Chemistry, 1998.)

ANALITIČKA HEMIJA

Dokazivanje (identifikacija):

ŠTA

?

Otkrivanje (detekcija):

DA LI?

Količina (kvantifikacija):

KOLIKO?

Razdvajanje (separacija):

KAKO?

ANALITIĈKA HEMIJA

 Nauka

Hemija (neorganska, organska, fizička hemija)

 Prirodne nauke (biohemija, geohemija, agrohemija, biologija, medicina, fizika, geologija i dr.)

Humanističke nauke (istorija, arheologija)

 Industrija (hemijska, farmaceutska, prehrambena i dr.)

Sirovine  Poluproizvodi  Gotovi proizvodi

 Automatska kontrola proizvodnje

Ekološka ispitivanja

 Voda  Vazduh  Tlo  Hrana

Savremena kliniĉka analiza (dijagnostika i terapija)

ZNAĈAJ ANALITIĈKE HEMIJE

 KVALITATIVNA ANALIZA

PODELA ANALITIĈKE HEMIJE

Prema

karakteru zadataka

koje rešava:

ŠTA, DA LI

je prisutno u uzorku?

 KVANTITATIVNA ANALIZA

 Pojava taloga

Ag

+

_{+ Cl}

-

_{↔ AgCl↓}



Pojava gasa

CO

32-

+ 2H

3

O

+

↔ CO

2

↑ + 3H

2

O



Boja rastvora

Fe

3+

_{+ 6SCN}

-

_{↔ [Fe(SCN)}

6

]

3-

Obojena svetlost

Primer: Pri zagrevanju u plamenu, supstance koje

sadrţe jone Na

+

_{boje plamen ţuto}

beo crveno ANALITIĈKI SIGNALI ANALITIĈKI SIGNALI

Kvalitativna informacija

Kvantitativna informacija

• koje elementarne česticeizazivaju dati signal

Primer: Joni Ag+ _{sa jonima Cl}-_{daju beo talog AgCl}

• intenzitet signala



Hemijske



Fiziĉke



Instrumentalne (fiziĉko-hemijske)



Biološke

 Senzorne

Prema

poreklu signala

:

PODELA ANALITIĈKIH METODA

HEMIJSKE– analitiĉki signali nastaju kao rezultat proticanja

hemijskih reakcija:

- kiselinsko-bazne reakcije, - reakcije stvaranja taloga, - reakcije stvaranja kompleksa, - oksido-redukcione reakcije, - reakcije razgradnje.

Faktori intenziteta: masa ili zapremina

Ove metode se nazivaju i klasične metode analize.

PODELA ANALITIĈKIH METODA

Prema

poreklu signala

:

FIZIĈKE – analitiĉki signal nastaje kao rezultat fiziĉkih pojava: -emisija svetlosti pri povišenoj temperaturi,

-rendgensko ili radioaktivno zračenje, - indeks refrakcije, itd.

PODELA ANALITIĈKIH METODA

Prema

poreklu signala

:

 INSTRUMENTALNE (FIZIĈKO-HEMIJSKE)– analitiĉki signal nastaje:

• kao rezultat proticanja hemijskih reakcijaa faktori intenziteta su fiziĉke veliĉine:

- elektroprovdljivost, toplotni efekti reakcije, itd. - apsorpcija svetlosti (Optičke metode),

• Metode koje se koriste signalima nastalim uzajamnim delovanjem atoma, molekula ili jona sa elektronima

(Elektrohemijske metode),

• Metode koje se zasnivaju na fiziĉko-hemijskim fenomenima

raspodele i adsorpcije (Hromatografske metode)

PODELA ANALITIĈKIH METODA

Prema

poreklu signala

:

BIOLOŠKE– zasnovane su na korišćenju mikroorganizama

 SENZORNE

• Objektivne metode-dobro obuĉene grupe ocenjivaĉa

• Subjektivne metode-ocenjivaĉi odabrani nasumce

PODELA ANALITIĈKIH METODA

Prema

poreklu signala

:

Prema

masi

ili

zapremini

uzorka uzetog za analizu

Naziv metode

Masa uzorka Reakciona

zapremina, cm3 Novi Stari

Gramska Makro 0,2-1 g 20-100

Centigramska Semi-mikro ili

mezo 20-100 mg 0,5-5 Miligramska Mikro <10 mg <0,5 Mikrogramska ili analiza tragova Ultramikro ili submikro 10 -6_-10-12_{g 10}-3_-10-6

Komponente Maseni udeo % (m/m) Makrokomponente 1-100 0,01-1 Mikrokomponente < 0,01 – 10-7 10-7 glavne sporedne

Prema

masenom udelu

pojedinih komponenti:

trag ultratrag

JEZIK ANALITIČKE HEMIJE

ANALIZA

Proces koji obezbeĊuje hemijsku ili fiziĉku informaciju o sastojcima u uzorku ili o samom uzorku

 ANALIT

Sastojak odznaĉaja u uzorku

 MATRIKS

Svi drugi sastojci u uzorku osim analita

ODREĐIVANJE (DETERMINATION)

Analiza uzorka sa ciljem da senaĊu: • identitet(ŠTA JE?,DA LI JE?), •koncentracija(KOLIKO?) ili •osobine analita

JEZIK ANALITIČKE HEMIJE

MERENJE

EksperimentalnoodreĊivanje hemijskih ili fiziĉkih osobina analita

 SIGNAL

Eksperimentalno merenje koje je proporcionalno koliĉini analita (SA):

SA= k.nA

gde je:

n_A– molovi ili grami analita u uzorku, k– konstanta proporcionalnosti

TEHNIKA

Hemijski ili fiziĉki princip koji se mora koristiti za analizu uzorka

 METOD(A)

Metod(a) je primenjena tehnika za odreĊivanje specifiĉnog analita uspecifiĉnom matriksu

 POSTUPAK (PROCEDURA)

Skup detaljno opisanih uputstava kako primeniti metod na odreĊeni uzorak, ukljuĉujući informacije o osobini uzorka, sastojcima koji smetaju (interferirajuće supstance) i pouzdanosti rezultata

 PROTOKOL

Protokol je skup strogo napisanih smernica koje detaljno objašnjavaju postupak (proceduru) koji se mora pratiti da bi agencija koja je utvrdila protokol prihvatila rezultate analize.

GRAFITNA PEĆ

ATOMSKA ADSORPCIONA SPEKTROSKOPIJA TEHNIKE Pb u vodi Pb u zemljištu Pb u krvi METODI APHA ASTM EPA POSTUPCI PROTOKOLI

Slika 1.HIJERARHIJSKA VEZA IZMEĐU TEHNIKA, METODA, POSTUPAKA I PROTOKOLA ZA JEDAN METOD

APHA – American Public Health Association ASTM – American Society for Testing Materials

EPA – Environmental Protection Agency

OPŠTI TOK ANALIZE

1. UZIMANJE UZORKA 2. ANALIZA UZORKA

 Izbor analitičke metode  Pripremanje uzorka za analizu  Definisanje uzorka za istovetne analize  Rastvaranje uzorka

• Vodena sredina

• Nevodena sredina

 Izdvajanje supstanci koje smetaju (interferirajude supstance) • Maskiranje

• Razdvajanje (taloženjem, ekstrakcijom, destilacijom, hromatografijom)

• Izbor druge metode analize

 Završno merenje

3. IZRAŽAVANJE REZULTATA ANALIZE

4. PROCENA POUZDANOSTI REZULTATA ANALIZE

CILJ PREDMETA ANALITIĈKA HEMIJA

Sticanje teorijskih i praktiĉnih znanja iz:



metoda klasiĉne analitiĉke hemije

,

tj. hemijskih metoda analize

I.

VRSTE ANALIZE

1. Potpuna (kompletna)– dokazuju se svi prisutni katjoni i anjoni

2. Delimična (parcijalna)

Prema KOMPONENTAMAkoje se dokazuju: 1. Elementarna analiza(npr. Na, Mn, S, itd.).

2. Funkcionalna analiza(npr. -CHO, -COOH, -OH, SO42-, CO32-, itd.).

3. Molekularna analiza(npr. CaCO3, CH3COOH, itd.).

4. Fazna analiza(npr. ispitivanje raspodele legirajudih elemenata u mnogofaznim legurama).

OSNOVA RAZDVAJANJA TEHNIKA RAZDVAJANJA

Veliĉina Filtracija

Dijaliza

Hromatografija na molekulskim sitima

Masa i gustina Centrifugiranje

Stvaranje kompleksa Maskiranje Promenafiziĉkog stanja Destilacija

Sublimacija Rekristalizacija Promena hemijskog stanja Taloţenje

Izmena jona Elektrodepozicija Isparavanje RaspodelaizmeĊu faza Ekstrakcija

Hromatografija

II. ANALITIĈKE REAKCIJE

1. REAKCIJE ―SUVIM PUTEM‖– analizirani uzorak u ĉvrstom stanju

1. REAKCIJE ―MOKRIM PUTEM‖– reakcije u rastvoru - Hemijske reakcije koje se primenjuju za dokazivanje ili odreĊivanje supstanci

1.

REAKCIJE



SUVIM PUTEM



 test bojenja plamena,  testĎinĎuve (perle).

II. ANALITIĈKE REAKCIJE

2. REAKCIJE



MOKRIM PUTEM



2. REAKCIJE



MOKRIM PUTEM



-

reakcije u rastvoru

• SELEKTIVNA REAKCIJA - dodati reagens reaguje sa odreĊenim brojem jona bliskih osobina.

(Ag+_{, Cd}2+_{, Mg}2+_{) + Cl}-_{↔ AgCl↓}

• GRUPNE REAKCIJE – sa dodatim reagensom reaguje veća grupa jona u datim uslovima.

(Ag+_{, Pb}2+_{, Hg}

22+, Hg2+, Fe3+, Ba2+) + Cl-↔ (AgCl+PbCl2+Hg2Cl2)↓ • SPECIFIĈNA REAKCIJA-omogućava dokazivanje jona i kada

se on nalazi usmeši sa drugim jonima.

(Fe3+_{, Al}3+_{, Mn}2+_{, Cr}3+_{) + SCN}-_{↔ [FeSCN]}2+

a) granica identifikacije(engl. identification limit) iligranica osetljivosti reakcije– najmanja količina neke supstance, izražena ug, koja može biti jasno detektovana nekom hemijskom reakcijom ili metodom, nezavisno od primenjene zapremine rastvora,

4 Fe3+_{+ 3 [Fe(CN)}

6]4-↔ Fe4[Fe(CN)6]3↓

Granica identifikacije: 0,1 µg gvožđa (na filtar hartiji) Granica identifikacije: 0,05 µg gvožđa (na porcelanskoj ploči) • OSETLJIVA REAKCIJA

b)granična koncentracija ili granica dokazivanja(engl. detection limit) – najniža koncentracija neke supstance koja može biti jasno detektovana:

granična koncentracija masa s ce g

zapre a rastvora cm gcm  sup tan ( )   min ( 3) min( ) 3



) ( 1 3 1  cm g ija koncentrac granicna e razblaženj granicno • OSETLJIVA REAKCIJA

γmin= 2 x 10-6gcm-3 (na filtar hartiji) γ

min= 1 x 10-6 gcm-3(na porcelanskoj ploĉi)

Granično razblaţenje= 1/(2 x 10-6_{) = 5 x 10}5_cmg-1_{, tj. 1 : 500 000 (na filtar hartiji)}

Granično razblaţenje= 1/(1 x 10-6_{) = 1 x 10}6_{, tj. 1 : 1 000 000 (na porcelanskoj ploĉi)}

• DOKAZNA REAKCIJA ili REAKCIJA ZA IDENTIFIKACIJU– reakcija kojom je ispitivani jon nedvosmisleno dokazan ili identifikovan.

• REAKCIJA MASKIRANJA – reakcija kojom se otklanjaju smetnje koje izaziva prisustvo drugih jona na dokazivani jon; jon koji smeta prevodi se u rastvoru u oblik koji nede smetati dokazivanju određenog jona

(Cu2+_{+ Cd}2+_{) → ([Cu(NH} 3)4]2++ [Cd(NH3)4]2+) → ([Cu(CN)4]3-+ [Cd(CN)4]2-) → CdS↓ 4 Fe3+_{+ 3 [Fe(CN)} 6]4-↔ Fe4[Fe(CN)6]3↓ CN -NH3 bezbojno plavo H2S ―berlinsko plavo‖

2. REAKCIJE



MOKRIM PUTEM



III.

REAGENSI ili REAKTIVI

–

dodavane supstance poznatog sastava sa kojima dolazi do reakcije

• selektivni

• Grupni

• Specifični

• Osetljivi

• maskirajudi

IV.

USLOVI IZVOĐENJA HEMIJSKIH REAKCIJA

1. Da se odigrava brzo, praktiĉno trenutno, 2. Da je praćena:

1. graĊenjem karakteristiĉnog taloga,

2. promenom boje (pojava boje ili njeno išĉezavanje), 3. izdvajanjem gasa karakteristiĉnog mirisa, boje ili

nekim drugim svojstvima, 4. emisijom obojene svetlosti.

3. Da je praktiĉno ireverzibilna, tj. odigrava se uglavnom u jednom pravcu,



ANALIZA KATJONA

 ANALIZA ANJONA

Tabela 1.Podela katjona po analitičkim grupama prema vodonik-sulfidnoj metodi

Analitiĉka

grupa Grupni reagens Katjoni

Oblik u kome se katjoni taloţe grupnim reagensom Karakteristike grupe I grupa srebra Razblaţena HCl Ag+_,Hg 22+, Pb2+ AgCl, Hg2Cl2, PbCl2 Hloridi nerastvorni u hladnoj razbl. HCl II grupa bakra i arsena H2S (u prisustvu HCl) IIa(Sulfobaze): Cu2+,(Pb2+), Hg2+_{, Bi}3+_{, Cd}2+ IIb(Sulfokiseline): As3+, As5+_{, Sb}3+_{, Sb}5+_{, Sn}4+_{, Sn}2+ CuS, PbS, HgS, Bi2S3, CdS, As2S3, As2S5, Sb2S3, Sb2S5, SnS2 Sulfidi nerastvorni u razblaţenoj HCl 0,3M IIIa grupa gvoţĊe NH3+ NH4Cl Fe3+, Cr3+, Al3+, Mn2+ Fe(OH)3, Cr(OH)3, Al(OH)3, MnO(OH)2, Hidroksidi se taloţe sa NH3u prisustvu NH4Cl IIIbgrupa zinka (NH4)2S NH3+ NH4Cl Zn2+_{, Co}2+_{, Ni}2+_{, Mn}2+ ZnS, CoS, NiS, MnS Sulfidi se taloţe sa (NH4)2S u prisustvu NH3i NH4Cl IV grupa kalcijuma (NH4)2CO3 NH3+ NH4Cl Ca2+_{, Ba}2+_{, Sr}2+ CaCO3, BaCO3, SrCO3 Karbonati se taloţe sa (NH4)2CO3 u prisustvu NH3+ NH4Cl

Grupa Anjoni Karakteristike

grupe Grupni reagens

I Cl -_{, Br}-_{, I}-_{, S}2-_,BrO 3-, CN-, SCN-, [Fe(CN)6]4-, [Fe(CN)6] 3-Soli srebra praktiĉno nerastvorne u vodi i rezblaţenoj HNO3 AgNO3+ HNO3 II CO32-, C2O42-, C4H4O62-, BO2-, PO43-, SO32-, S2O32-, AsO33-, AsO43-, C6H5O7 3-Soli barijuma praktiĉno nerastvorne u vodi Ba(NO3)2u neutralnom ili slabo aklalnom rastvoru III SO4 2-Soli barijuma nerastvorne u vodi i razblaţenoj HNO₃ Ba(NO3)2+ HNO3 IV NO3-, NO2-, CH3COO-, ClO3-, ClO4-, MnO4

-Soli barijuma i soli srebra rastvorne u

vodi

Nema grupnog reagensa

U navedenu podelu anjona se ne uklapajuF-_iIO 3-.

Tabela 3. Klasifikacija anjona(Primer 2)

Grupa Grupni

reagens Anjoni

I Ca(NO3)2 C2O42-, F-, C4H4O42-, B(OH)4-, SO32-, AsO33-, PO43-, CO3

2-II Ba(NO3)2 SO42-, C2O42-, IO3-, (SO32-, C4H4O42-)

III Zn(NO3)2 S2-, CN-, Fe(CN)64-, Fe(CN)63-, (B(OH)4-)

IV AgNO3 SCN-, S2O32-,Cl-, Br-, I-, (BrO3-)

V nema NO2-, NO3-, ClO3-, ClO4-, CH3COO-, BrO3

-Na osnovu oksido-redukcionih osobina anjona, moguće ih je podeliti na:

 anjoni sa oksidacionim osobinama,  anjoni sa redukcionim osobinama,  indiferentni anjoni.

Kvalitativna analiza neorganskih supstanci

mokrim putem

izvodi se kao:

• Sistematska

– analiza u kojoj se mora strogo pridržavati određenog redosleda u razdvajanju i dokazivanju prisutnih jona.

- Za rad se uzima jedan jedini deo (zapremina) uzorka koji se analizira.

• Pojedinačna ili frakciona

–

analiza zasnovana na dokazivanju jona iz posebnih delova (zapremina) rastvora bez ikakvog redosleda.

I. PRETHODNA ISPITIVANJA 1. Posmatranje boje rastvora

• boje vodenih rastvora

Cu2+ _-plav Fe3+ _-ţut

Cr3+_-plavo-zelen Co2+_-ruţiĉast Ni2+_-zelen

Mn2+_{-bledoruţiĉast(skoro bezbojan)}

SISTEMATSKI TOK KOMPLETNE ANALIZE KATJONA I ANJONA

SISTEMATSKI TOK KOMPLETNE ANALIZE KATJONA I ANJONA

I. PRETHODNA ISPITIVANJA 2. Test bojenja plamena

• boje plamena Cu2+_-zeleno Ba2+_-zeleno Ca2+_{-cigla-crveno} Sr2+_{-karmin-crveno} Li+_{-karmin-crveno}

K+_{-ljubiĉasto(kobaltno staklo)} Na+_{-ţuto(boja se dugo zadrţava)}

SISTEMATSKI TOK KOMPLETNE ANALIZE KATJONA I ANJONA

I. PRETHODNA ISPITIVANJA

3. Dokazivanje jona direktno iz analize

• katjoni:NH4+, Hg2+, Sn2+, Fe3+, Mn2+, Co2+, Ni2+ • anjoni:CO32-, CH3COO-, (C4H4O62-)

II. ANALIZA KATJONA (SISTEMATSKI TOK ANALIZE) 1. Izdvajanje katjona u serije analitiĉkih grupa

2. Razdvajanje katjona u okviru jedne analitiĉke grupe

Analiza + Na2CO3(ĉ)

Talog

Katjoni I-IV grupe, Mg2+

Rastvor ―Sodni ekstrakt‖

+ CH3COOH + HNO3

NO3-, C2O4

2-III. ANALIZA ANJONA

1. Posle odvajanja II analitiĉke grupe katjona PO43-, C2O42-, C4H4O62-,

2. ―Sodni ekstrakt‖

Cl-_{, Br}-_{, I}-_{, SO}

42-, PO43-, C4H4O62+

 Elementarna analiza

(npr. Ag, Fe, S, Fe

2+

_{, Fe}

3+

_{, itd.)}

 Funkcionalna analiza

(npr. –COOH, -OH, SO

₄2-

_{, itd.)}

 Molekularna analiza

(npr. CaCO

₃

, AgCl, CH

₃

COOH, itd.)

IZRAŢAVANJE REZULTATA KVALITATIVNE

ANALIZE

Kvalitativna analiza neorganskih supstanci

suvim

putem

LITIJUM

Soli litijuma boje bezbojan, tj oksidacioni plamen karmin-crveno

Kvalitativna analiza neorganskih supstanci

mokrim putem

GVOŢĐE(III)-jon 4 Fe3+_{+ 3 [Fe(CN)} 6]4-↔ Fe4[Fe(CN)6]3↓ (1) tamno-plav ―berlinsko plavo‖ Fe3+_{+ 6SCN}-_{↔ [Fe(SCN)} 6]3- (2) tamno-crven rastvor

Kvalitativna analiza neorganskih supstanci

mokrim putem

KOBALT(II)-jon

plav rastvor

Co2+_{+ 4SCN}-_{↔ [Co(SCN)}

4]2- (3)

Kvalitativna analiza neorganskih supstanci

mokrim

putem

NIKL

Kvalitativna analiza neorganskih supstanci

mokrim putem

Smeša Fe3+_{+ Co}2+_{+ Ni}2+ [Fe(SCN)₆]3-_{+ 6F}-_{↔ [FeF} 6]3-+ 6SCN -bezbojno II Maskiranje gvoţĊa Fe3+_{+ 6F}-_{↔ [FeF} 6] 3-bezbojno

I Dokazivanje gvoţĊe(III)-jona sa NH4SCN (reakcija 2)

III Dokazivanje Co(II)-jona sa NH4SCN (reakcija 3)

IV Dokazivanje jona nikla sa dimetilglioksimom (reakcija 4)

Kvalitativna analiza neorganskih supstanci

mokrim putem

AMONIJUM JON, NH4+

NH4++ NaOHĉ→ NH3 + H2O + Na+

I Ovlaţeni crveni lakmus –plav

II Filtar hartija ovlaţena sa Hg2(NO3)2

NH₃ +2Hg₂(NO₃)₂+ → (Hg2ONH2)NO3↓ + 2Hg↓ + 3NO3

-beo crn (crna mrlja na filtar hartiji)

III Filtar hartija ovlaţena Neslerovim reagensom

NH₃+ 2[HgI₄]2-_{+ 3OH}-_{→ (Hg}

2ONH2)I↓ + 7I-+ 2H2O

mrko-ţut Identifikacija amonijaka

Kvalitativna analiza neorganskih supstanci

mokrim putem

HLORID [Ag(NH3)2]+ + Cl- + 2H3O+↔ AgCl↓ + 2NH4++ 2H2O beo, sirast AgCl + 2NH3↔ [Ag(NH3)2]++ Cl -(HNO3) Cl-_{+ Ag}+ _{↔ AgCl↓} beo, sirast

Korišdeni terminikod nas su i:

 Dodirna reakcija

 Mikroreakcije sa kapima

 Analiza kapi

KVALITATIVNA ANALIZA

SEMIKVANTITATIVNA ANALIZA • npr. SPOT-KOLORIMETRIJA

• NEORGANSKA ANALIZA – izrazitija primena • ORGANSKA ANALIZA

• KLINIČKA ANALIZA

• ANALIZA VODE I VAZDUHA

• ANALIZA FARMACEUTSKIH PROIZVODA • ANALIZA U RAZNIM OBLASTIMA INDUSTRIJE

NEORGANSKA ANALIZA

 Kompletna kvalitativna analiza neorganskih supstanci  Analiza vode

 Analiza vazduha

Analiza legura bez uzimanja opiljaka (na površinu predmeta se stavi 1-2 kapi rastvaraĉa; iz te kapi se izvodi analiza)

Ispitivanje sastava površinskih slojeva i prevlaka (kao analiza legura)

 Analiza ruda, minerala i proizvoda od metala  Analiza pigmenata

 Analiza poluprovodnika, itd.

ANALIZA ORGANSKIH KOMPLEKSNIH MATERIJALA

 Tragovi organskih supstanci u:

• aerosedimentu • zemljištu • vodi

 Detekcija pojedinih komponenti u industrijskim proizvodima, npr.: • tetraetil- i tetrafenilolovo u motornom ulju

• mineralnih i organskih hidroksi kiselina u sirćetnoj kiselini • p-fenilendiamina u bojama za kosu

• salicilne kiseline u hrani, piću začinima i dr.

 Detekcija aktivnih komponenata farmaceutskih proizvoda, npr.: • penicilin

KLINIČKA ANALIZA OdreĊivanje sadrţaja: • glukoze • metiletilketona • bilirubina • hemoglobina • askorbinske kiseline • nitrita u urinu, i dr. • na nepropustljivoj površini: - sahatno staklo (a), -spot ploče (b i c),

-mikrolončić, mikroepruveta i dr. •na poroznom supstratu– filtar hartija

 Mokrim putem– kap rastvora koji se analizira dovede se u dodir sa kapi rastvora reagensa

 Jedan od reaktanataĉvrst

 Detekcija gasova koji se dobijaju u reakciji – izvodi se reagens papirom sa kapi rastvora ili malo ĉvrstog reagensa (indikatorskecevĉice)

Koriste se:

 Neorganski reagensi(prvobitni spot testovi) 4Fe3+_{+ 3[Fe(CN)}

6]4-→Fe4[Fe(CN)6]3↓ “berlinsko plavo”

Granica identifikacije: 0,1 μg gvoţĊa (na filtar hartiji)

0,05 μg gvoţĊa (na porcelanskoj ploči) Granično razblaţenje: 1 : 500 000 (na filtar hartiji)

Koriste se:

 Organski reagensi(mnogo selektivniji od neorganskih)

+ Sr2+ O O O ONa ONa O O O O O Sr + 2Na+ O O

Granica identifikacije: 3,9 μg stroncijuma Granična koncentracija: 1 : 12 800 Natrijum-rodizonat Stroncijum-rodizonat

1. Kompleksi

 Kompleksni katjon

 Kompleksni molekul

 Bojeni lak

2. Oksido-redukcioni proizvodi

Uglavnom su:

1. Kompleksi

 Kompleksni katjon

Primer: Fe2+_{+ 2,2´-dipiridil = trisdipiridil(ferum)(II)}

3 _{+ Fe(II)} N N _{N N} Fe/3 +2 3 (I) _(II) 2,2`-dipiridil _{trisdipiridil(ferum)(II)} tamnocrvena boja 1. Kompleksi

 Kompleksni molekul,tzv.unutrašnji kompleks

1. Kompleksi

 Bojeni lak(Al + alizarin)

Primer: [Al(OH)3]x+ alizarin = Al-alizarin lak

[Al(OH)3]x + HAliz [Al(OH)3]x-1 Al

Aliz OH OH

. _{+ H}

2O [Al(OH)3]x + Aliz [Al(OH)3]x-1 Al

Aliz OH OH . + OH -Al-alizarin lak O O OH OH (I) HAlizarin Al 3 O O O OH

(II) Veza jona Al sa molekulom alizarina

2. Oksido-redukcioni proizvodi (organski reagensi se oksiduju ili redukuju neorganskim jonima pri ĉemu je jedan od oblika organskog reagensa obojen,najĉešće oksidovani oblik)

Primer:

Pb4+_{+ benzidin = benzidinsko plavo}

Pb(IV) + 2H2N NH2 + 2CH3COOH Benzidin NH2 H2N HN NH Pb(II)+ _{. 2CH} 3COOH+ 2H+

GVOŢĐE(III)-jon 4 Fe3+_{+ 3 [Fe(CN)} 6]4-↔ Fe4[Fe(CN)6]3↓ (1) tamno-plav ―berlinsko plavo‖ Fe3+_{+ 6SCN}-_{↔ [Fe(SCN)} 6]3- (2) tamno-crven rastvor

Reakcije se izvode na filtar hartiji ili porcelanskoj ploĉi

SMEŠA [Fe(CN)6]4-_{+ SCN} -3 [Fe(CN)6]4-+ 4 Fe3+↔ Fe4[Fe(CN)6]3↓ (1) tamno-plav ―berlinsko plavo‖ 6SCN-_{+ Fe}3+_{↔ [Fe(SCN)} 6]3- (2) tamno-crven rastvor PRIMERI SPOT-TEST ANALIZE

Postupak:

Osušena filtar hartija impregnisana rastvorom FeCl3 + 1 kap rastvora analize → plava mrlja (u sredini) + crvena (po obodu)

PRIMERI SPOT-TEST ANALIZE

I2+ skrob ↔I2∙ skrob tanmno plavo

Dokazivanje elementarnog joda

Postupak:

Filtar hartija impregnisana skrobom (1 % vodeni rastvor) + 1 kap rastvora analize → plava mrlja

2I- _{+ 2NO}

2-+ 4H3O+ → I2 + 2NO + 6H2O

I2+ skrob ↔I2∙ skrob

Dokazivanje jodida

Postupak:

Filtar hartija impregnisana skrobom (1 % vodeni rastvor) + 1 kap CH3COOH (2 mol/L) + 1 kap KNO2 (0,1 mol/L) + 1 kap rastvora analize → plava mrlja

Granica identifikacije: 0,025 μg I₂ Granično razblaženje: 1 : 2 000 000

Smetnje:

• velike koliĉine MgSO4i alkalnih sulfata – opada osetljivost reakcije • velike koliĉine proteina i rezorcinola – potpuno sprečavaju reakciju

PRIMERI SPOT-TEST ANALIZE

Princip:

Azo boja hloroindazon C [1-(6-hloro-3-indazolilazo)-2-hidroksinaftalen-3-karboksilna kiselina] u prisustvu koncentrovanog amonijaka gradi crveno-ljubiĉast helat sa Ca2+

Dokazivanje kalcijuma

Postupak:

1 kap amonijaka (24 %) + 1 kap reagensa (0,1 %) + 1-2 kapi rastvora analize → crveno-ljubičasta mrlja

Reakcija se izvodi na porcelanskoj ploĉi

Granica identifikacije: 0,005 μg kalcijuma Granično razblaženje: 1 : 100 000 000 2 Hg2+_{+ Sn}2+_{+ 2Cl}-_→Hg 2Cl2+ SnCl4 Sn2+_{+ Hg} 2Cl2→ 2 Hg + Sn4++ 2Cl -Dokazivanje ţiva(I,II)-jon Postupak:

1 kap rastvora analize + 1 kap SnCl2(5 %, sveţe pripremljen) + 1 kap

anilina (obezbeĊuje pH koji spreĉava identiĉnu reakciju sa antimon(III)-jonima) → smeĎa ili crna mrlja Reakcija se izvodi na filtar hartiji

Granica identifikacije: 1 μg žive Granično razblaženje: 1 : 50 000

Test redukcijom amonijum fosfomolibdata, (NH4)3PO4·12MoO3

Askorbinska kiselina (Vitamin C)

Postupak:

1 kap kiseline, neutralnog ili alkalnog rastvora analize se nanese na reagens papir → plavailizelena mrlja (u zavisnosti od koliĉine askorbinske kiseline)

Reagens papir

Osušeni filtar papir impregniran sa amonijum fosfomolibdatom

Granica identifikacije: 0,1 μg askorbinske kiseline (u 0,01 mL) PRIMERI SPOT-TEST ANALIZE

-Tipovi gravimetrijskih metoda:

1. GRAVIMETRIJSKE METODE TALOŽENJA

Ba2+ _{+ SO} 42- ↔ BaSO4↓ m(BaSO4)

2. ELEKTROGRAVIMETRIJA

Pt anoda: Pb2+

(aq) + 4H2O(l) ↔ PbO2(s) + H2(g) + 2H3O+(aq)

3. GRAVIMETRIJSKE METODE ISPARAVANJA

a) Udaljava se samo ona supstanca koja seodreĊuje

Primer:OdreĎivanje sadrţaja vlage u uzorku H2O(l) ↔ H2O(g)

b) Udaljavaju se sve komponente izuzev supstance koje seodreĊuju Primer:OdreĎivanje sadrţaja pepela u uzorku

4. POSEBNA GRAVIMETRIJA

Primeri:OdreĎivanje rastvorenih čvrstih supstanci filtracijom OdreĎivanje masti u hrani ekstrakcijom

 ODRE

ĐIVANJE SADRŢAJA VODE U

UZORKU ili SUVE MATERIJE

(SM)

UZORKA (uzorak bez vode)



ODREĐIVANJE SADRŢAJA PEPELA U



BITNA (ESENCIJALNA) VODA

Kristalo hidrat t, o_{C gubitka vode} H2C2O4x 2H2O 10 – 112 BaCl2x 2H2O 115 – 125 CuSO4x 5H2O 140 – 150 Na₂CO₃x 10H₂O 260 -280 Na₂SO₄x 10H₂O iznad 300 •

KRISTALNA VODA



BITNA (ESENCIJALNA) VODA

– nastaje kao proizvod razgradnje supstance na povišenoj temperaturi Ca(OH)2 → CaO + H2O 2 KHSO4 → K2S2O7+ H2O t, o_C t, o_C •

KONSTITUCIONA VODA

• ADSORBOVANA VODA, tzv.HIGROSKOPNA VODA (VLAGA) – voda koja se zadrţava na površini ĉvrste supstance

Uklanjanje: Sušenje uzorka na 103 – 105o_C

• SORBOVANA VODA – zadrţava se u meĊuprostorima molekularne strukture koloidnih ĉvrstih supstanci (npr.

Hidrofilni koloidi)

Uklanjanje: Sušenje uzorka u sušnici sa vakuumom pri 70 – 100o_C

• OKLUDOVANA VODA – voda koja zaostaje u mikroskopskim dţepovima nepravilno smeštenim unutar ĉvrstih kristala Uklanjanje: Sušenje uzorka na temperaturama znatno iznad

100o_C

Značaj

odreĊivanja vode odnosno suve materije (SM):

• od sadrţaja vode zavisi kvalitet proizvoda

• komercijalni razlozi, tj. mogućnost prerade proizvoda, jer je u proizvodnji od koristi samo sadrţaj suve materije

• čuvanje proizvoda • ispravnost proizvoda

• potrebna je i za preračunavanje ostalih analitičkih pokazatelja na suvu materiju



METODE SUŠENJEM



Direktno odreĊivanje

• apsorpcija vode u pogodnom sredstvu za sušenje (sredstvo za sušenje se meri pre i posle apsorpcije) 

Indirektno odreĊivanje - gubitak mase uzorka nakon:

• sušenja uzorka pod tačno definisanim uslovima – “metoda u sušnici” –REFERENTNA (STANDARDNA) METODA • izlaganja uzorka suvoj atmosferi (kao u eksikatoru)

• REFERENTNA METODA (STANDARDNA METODA)

-

―Metoda u sušnici‖ (gravimetrijska metoda)

Princip odreĎivanja:

 gubitak mase uzorka nakon sušenja pod taĉno definisanim uslovima (konstantna masa, temperatura, pritisak), npr. zagrevanje uzorka usušnici pri 103±2o_{C do konstantne mase}

Napomena: Konstantna masa- razlika masa kod dva uzastopna merenja moţe maksimalno iznositi ±0,2 mg

100

%





uzorka

masa

vode

isparene

masa

vode



%

.

.



100

%





uzorka

masa

vode

bez

uzorka

masa

m

s

materije

suve

Izraţavanje rezultata

% vode (vlage)

% suve materije, % s.m. (%SM)

• REFERENTNA METODA (STANDARDNA METODA)

C

₅

H

₅

N · I

₂

+ C

₅

H

₅

N · SO

₂

+ C

₅

H

₅

N + H

₂

O

→

→ 2 C

₅

N

5

N · HI + C

5

H

5

N · SO

3

 SELEKTIVNE METODE

• Metoda po Karl-Fischeru

 RUTINSKE METODE

 Metoda sa NIR

(Near Infrared Reflectance) analizatorom

 Metoda sa NIT

(Near Infrared Transmission) analizatorom Princip:

Sva jedinjenja sa permanentnim dipolom, tj. jedinjenja sa C-H; O-H; N-H i C-O grupama imaju karakteristične apsorpcione spektre u bliskoj infracrvenoj (IR) oblasti (0,8 – 2,5μm)



Metode pomoću vlagomera

• vlagomeri koji rade na bazi ubrzanog sušenja  sa IR zracima ili

–

katjoni K, Na, Ca, Mg, Fe, Al, Zn i dr. u obliku hlorida,

sulfata, fosfata i silikata

PEPEO

– mineralne materije u supstanci (proizvodu, uzorku)

zaostale posle spaljivanja na visokim temperaturama

Analizom pepela

moţe da se:

• dokaţe prisustvo mineralnih materija u proizvodu, osnovnim ipomoćnim sirovinama

• zaključi kakav je odnos i u kom obliku se nalaze pojedine mineralne materije u proizvodu

• utvrdi kvalitet proizvoda, npr. sadrţaj pepela izraţen na suvu materiju pomnoţen sa 1000 daje tip brašna – krupica tipa”400” sadrţi do 0,45% pepela.

 Elektriĉna peć, 300 – 1200o_C

PosuĎe:

• Lončići za ţarenje(porcelanski, platinski i dr.) • Porcelanski filtar lončići

Princip odreĎivanja sadrţaja pepela

Izraţavanje sadrţaja pepela, P

•

g/L

• maseni procenat, % (m/m), (izraz 1)

• maseni procenat na suvu materiju, % s.m. (izraz 2)

•

maseni procenat, % (m/m)





m

a

P

%





100

gde je:

a – masa pepela u uzorku, g m – masa uzorka, g

Izraţavanje sadrţaja pepela, P

•

maseni procenat na suvu materiju, % s.m.

 

v

m

a

P









100

100

100

%

gde je:

a – masa pepela u uzorku, g m – masa uzorka, g

v – sadrţaj vlage u uzorku, %

Izraţavanje sadrţaja pepela, P

(2)

-M + A -MAĉ

_rastvaranjetaloţenje

Metoda Opseg mol/L

Preciznost

% Selektivnost Brzina Cena Primena

Gravimetrija 10-1 _{–1 0}-2 _{0,1 Slabo-umereno Sporo Nisko N}1 Titrimetrija 10-1_{– 10}-4 _{0,1 – 1 Slabo-umereno Umereno Nisko N, O}2 Elektrogravimetrija,

kulometrija 10

-1_{– 10}-4 _{0,01 – 2 Umereno Sporo-umereno Umereno N, O}

Potenciometrija 10-1_{– 10}-6 _{2 Dobro Brzo Nisko N}

Voltametrija 10-3_{– 10}-10 _{2 – 5 Dobro Umereno Umereno N, O} Spektrofotometrija 10-3_{– 10}-6 _{2 Dobro-umereno Brzo-umereno Nisko-umereno N, O} Fluorimetrija 10-6_{– 10}-9 _{2 – 5 Umereno Umereno Umereno O}

Atomska spektroskopija 10

-3_{– 10}-9 _{2 – 10 Dobro Brzo Umereno-visoko N} Hromatografija 10-3_{– 10}-9 _{2 – 5 Dobro Brzo-umereno Umereno-visoko O, M}3 Kinetiĉke metode 10-2_{– 10}-10 _{2 – 10 Dobro-umereno Brzo-umereno Umereno N, O, enzimi}

Tabela 1. POREĐENJE RAZLIĈITIH ANALITIĈKIH METODA

USLOVI za primenu neke hemijske reakcije u

gravimetrijskoj metodi taloţenja

:

1. Rastvorljivost taloga treba da ješto manja,

2. Talog ili merni oblik supstance treba da imataĉno odreĊen i poznat stehiometrijski sastav,

3. Dalja obrada taloga (ceĊenje, ispiranje, sušenje, ţarenje, merenje) treba da bude jednostavna,

4. Taloţenje treba da bude selektivno, bez taloţenja pratećih sastojaka,

5. Jedinjenje koje se meri ne sme da apsorbuje vlagu i CO2 iz vazduha, da se nerazlaţe na svetlosti i oksidiše na vazduhu.

POSTUPCI

u gravimetrijskoj analizi taloţenja, nakon

rastvaranja uzorka:

1. Pripremanje rastvora

2. Taloţenje

3. CeĎenje ili filtriranje 4. Ispiranje

5. Sušenje ili ţarenje 6. Merenje

7. Izračunavanje

Opšte rastvorni Izuzeci Jedinjenja Na+_{, K}+_,

NH4+

Nema

F- Teško rastvorni: MgF2, CaF2, SrF2, BaF2, PbF2,

Cl- Teškorastvorni: AgCl, Hg2Cl2 Rastvoran u toploj vodi: PbCl2 Br- Teškorastvorni: AgBr, Hg2Br2

Umerenorastvoran: HgBr₂

I- Teško rastvorni: jodidi,većine teških metala (Cu2I2, PbI2, Hg2I2...)

SO4

2-Teškorastvorni: BaSO4, PbSO4, HgSO4

Umerenorastvorni: CaSO4, SrSO4, Ag2SO4 NO₃-_{, NO}

2- Umerenorastvorni: AgNO2 ClO3

-ClO4- Umerenorastvoran: KClO4 CH3COO- Umerenorastvoran: CH3COOAg

Teško rastvorni Izuzeci S2- _{Rastvorni: (NH}

4)2S, Na2S, K2S, MgS, CaS

Oksidi (O2-_), hidroksidi (OH-₎

Rastvorni: Li2O*, LiOH, Na2O*, NaOH, K2O*, KOH, BaO*, Ba(OH)2

Umereno rastvorni: CaO*, Ca(OH)2, SrO*, Sr(OH)2

CO32-, PO43-, AsSO4

3-Rastvorni: jedinjenja Na+_{, K}+_{, NH} 4+,

Umerenorastvoran: MgCO3 *Rastvorni uz izdvajanje toplote i graĊenje hidroksida Rastvorne supstance: rastvorljivost u 100g vode 1g ili više

Slabo (umereno) rastvorne supstance– rastvorljivost u 100g vode 0,01 –

1g

Taloţenje

– izdvajanje neke komponente iz rastvora u obliku teško (slabo) rastvornog jedinjenja

Rastvaranje

– suprotan proces procesu taloţenja

M + A

MA

ĉ

taloţenje

rastvaranje

RAVNOTEŢA SISTEMA RASTVOR/TALOG.

PROIZVOD RASTVORLJIVOSTI

U

zasićenom rastvoru

teško rastvornog jedinjenja

uspostavlja se

ravnoteţa

izmeĊu

jona u rastvoru

(teĉna

faza) i

ĉvrste nerastvorne faze

.

MAĉ ↔ M+ + A

-Konstanta ravnoteţe je

PROIZVOD RASTVORLJIVOSTI

– proizvod koncentracija (aktivnosti) jona u zasićenom rastvoru teško rastvornog jedinjenja na odreĎenoj temperaturi.

TERMODINAMIĈKI I KONCENTRACIONI PROIZVOD

RASTVORLJIVOSTI

Termodinamiĉki proizvod rastvorljivosti, Pt

MA; PoMA (zavisi od temperature, t)

 Koncentracioni proizvod rastvorljivosti, PMA

  _A

M

a

a

,

-aktivnost (aktivitet) jona u rastvoru

(1)



Termodinamiĉki proizvod rastvorljivosti, P

t

MA

; P

oMA

(zavisi od t)

TERMODINAMIĈKI PROIZVOD RASTVORLJIVOSTI

 







A

M

o

MA

t

MA

P

a

a

P

f

c

a





gde je:

c – analitiĉka koncentracija jona u rastvoru, mol/dm3 _(mol/L) f – faktor aktivnosti jona u rastvoru

KONCENTRACIONI PROIZVOD RASTVORLJIVOSTI



Koncentracioni proizvod rastvorljivosti, P

MA

(zavisi od t i I)  





A

M

MA

c

c

P

(2)   _A M

c

c

,

-koncentracija jona u rastvoru, moldm3_(mol/L)

I -jonska jaĉina rastvora, mol/L;



  





n i M M

z

c

I

1 2

2

1

Kada se umesto aktivnosti jona ujednaĉinu 1 uvrste njihove ravnoteţne koncentracije (mol/dm3_{), i faktori aktivnosti, , jer je} a = f · c:    









A A M M t MA

c

f

c

f

P

dobija se:    









A M t MA A M MA

f

f

P

c

c

P

  _A M

i

c

c

_{ } A M

i

f

f

 (3) (4)

Veza izmeĊu

t MA MA

i

P

P

TERMODINAMIĈKI I KONCENTRACIONI PROIZVOD

RASTVORLJIVOSTI

FAKTORI KOJI UTIĈU NA RASTVORLJIVOST TALOGA

• Prisustvo zajedničkog jona

• Prisustvo stranog elektrolita • Obrazovanje kompleksa • Kiselost rastvora • Oksido-redukcija • Rastvarač • Temperatura • Vreme

• Temperatura – sa povišenjem temperature rastvorljivost većine taloga sepovećava

• Stvaranje kompleksa– povećava se rastvorljivost taloga AgClĉ+ 2NH3↔ [Ag(NH3)2]Cl

• Prisustvo zajedniĉkog jona– smanjuje se rastvorljivost taloga

• Prisustvo stranog jona– povećava se rastvorljivost taloga

• Kiselost rastvora (pH) – ima uticaja kod teško rastvornih hidroksidaisoli slabih kiselina(rastvorljivost talogaĉiji je anjon konjugovana baza neke slabe kiseline zavisi od koncentracije hidronijum jona)

CaC2O4+ H3O+↔ Ca2++ H2C2O4+ H2O

FAKTORI KOJI UTIĈU NA RASTVORLJIVOST TALOGA

•Oksido-redukcija– povećava se rastvorljivost taloga

3CuS + 8H3O++ 2NO3-↔ 3Cu2++ 2NOg + 3Sĉ+ 12H2O

• Rastvaraĉ- u nevodenim rastvaračima rastvorljivost taloga sa preteţno jonskim karakterom veze je manja nego u vodi; talozi koji sadrţe organski ligand velikih dimenzija bolje se rastvaraju u malo polarnim organskim rastvaračima nego u vodi

• Vreme – značajno je kod taloga koji “stare”. Stajanjem sa matičnim rastvorom, rastvorljivost ovih taloga se smanjuje

• Veliĉina ĉestica– manje čestice taloga, rastvorljivost je veća

FAKTORI KOJI UTIĈU NA RASTVORLJIVOST TALOGA

UTICAJ ZAJEDNIĈKOG JONA NA RASTVORLJIVOST TALOGA

Ako se u zasićen rastvor teško rastvorene soli MAdoda višak jonaM+ ili A

-MAĉ ↔ M+ + A

-ravnoteţa će biti pomerena u levo, tj. u pravcu taloţenja MA. dodatak M+_(M+_{+ A}-_{↔ MA)} dodatak A-_(A- _{+ M}+ _{↔ MA)}  





M MA A MA

c

P

c

R

 





A MA M MA

c

P

c

R

(1) (2)

Uticaj (efekat) zajedniĉkog jona

dovodi do

smanjenja

rastvorljivosti taloga

Ako je M+_{jon u višku, tada je rastvorljivost soli MA,R} MA:

Ako je A-_{jon u višku, tada je rastvorljivost soli MA,R} MA:

 _

 M1A1 M1 A1

Ako se u zasićen rastvor teško rastvornog jedinjenja MAĉ doda elektrolit koji nema zajednički jon sa talogom, M1A1, povećava se jonskajaĉina rastvora, I:

MAĉ↔ M++ A

-Tada su faktori aktivnosti jonataloga u rastvoru manji od jedinice, tj:

1



 M

f

f

_A



1

UTICAJ STRANOG ELEKTROLITA (JONA) NA RASTVORLJIVOST TALOGA

SONI EFEKAT













_

_

_

_

_

_

_



 2   2  2   2 1 1 1 1

2

1

A A M M A A M M

z

c

z

c

z

c

z

c

I

         A M t MA MA A M , MA f f P P c c R MA A M MA c c P R     

elektrolitu:

vodi:

Pri tome je:

Rastvorljivost taloga je

veća

u rastvorima

elektrolita

(R

‗

)

nego u ĉistoj vodi (R) -

EFEKAT (UTICAJ) STRANOG

ELEKTROLITA (JONA) ili SONI EFEKAT

Rastvorljivost taloga je tada u:

R

R

,



SONI EFEKAT













10 5 3 10

/

10

33

,

1

10

78

,

1

10

78

,

1

dm

mol

AgCl

P

c

c

AgCl

R

AgCl

P

Cl Ag   



















   



_Cl Ag

c

c

Kvantitativno taloţenje jona

c

j

≤ 10

-6

mol/dm

3

(mol/L)

Primer:Taloţenje jona srebra iz rastvora hloridnim jonom ili obrnuto

tj.

> 10-6 _mol/dm3

m(Ag+_{) = R(AgCl) · A(Ag) = 1,33·10}-5_{·107,87 = 0,00133 g/dm}3 ili

Pri kvantitativnom taloţenjutreba da je: c(Ag+_{) < 10}-6 _mol/dm3 ili c(Cl-_{) < 10}-6_mol/dm3 odnosno m(Ag+_{) = 10}-6_{· 107,87 = 0,000108 g/dm}3 m(Cl-_{) = 10}-6_{· 35,45 = 0,000035 g/dm}3 Da bi se postiglo da bude

c(Ag+_{) < 10}-6_mol/dm3 _{dodaje se Cl}-_{u višku}

Ili

c(Cl-_{) < 10}-6_mol/dm3 _{dodaje se Ag}+_{u višku}

Kvantitativno taloţenje jona

c

j

≤ 10

-6

mol/dm

3

(mol/L)

Najvaţniji faktori koji utiĉu na

potpunost taloţenja, tj.

kvantitativno

taloţenje:

 Koncentracija jona koji se taloţi

 Veličina proizvoda rastvorljivosti teško rastvornog jedinjenja

 Temperatura rastvora  Rastvarač u kome se taloţi

 Vrednost pH rastvora

FAKTORI KOJI UTIĈU NA KVANTITATIVNO

TALOŢENJE

, , ,  





A M

c

c

P

, A , M

,

c

c

    _A M

,

c

c

Ako je

P´ > P

pada

talog

P´ < P

ne pada

talog

P´ -proizvod koncentracija jona u rastvoru - koncentracije jona u rastvoru

FAKTORI KOJI UTIĈU NA KVANTITATIVNO TALOŢENJE

1. KONCENTRACIJA JONA

 





_{M A} MA

c

c

P

PMA- proizvod rastvorljivosti MA

-koncentracije jona u zasićenom rastvoru MA, mol/L

Primer:

Da li će se taloţiti AgCl (P(AgCl)=1,78 . ₁₀-10_{) kada se pomešaju} jednake zapremine rastvora AgNO3koncentracije 0,001 mol/dm3i KCl koncentracije 0,01 mol/dm3_?

Nakonmešanja ukupna zapremina rastvora jeVu=2V, jer je

V(AgNO₃) =V(KCl), pa su koncentracije jona u rastvoru tada jednake:













10 6 , , , 3 , , 3 3 , , 10 78 , 1 ) Cl ( c ) Ag ( c AgCl P 10 5 , 2 005 , 0 0005 , 0 ) Cl ( c ) Ag ( c P dm / mol 005 , 0 V 2 V 01 , 0 KCl c ) Cl ( c dm / mol 0005 , 0 V 2 V 001 , 0 AgNO c ) Ag ( c                          

P´ > P

taloţiće se AgCl

1. KONCENTRACIJA JONA

3 8 16 16 3 7 13 13 3 5 10 10 dm / mol 10 22 , 1 10 50 , 1 ) AgI ( R 10 50 , 1 ) AgI ( P dm / mol 10 77 , 8 10 70 , 7 ) AgBr ( R 10 70 , 7 ) AgBr ( P dm / mol 10 33 , 1 10 78 , 1 ) AgCl ( R 10 78 , 1 ) AgCl ( P                           

Što je

P

manje lakše nastaje talog i taloţenje je potpunije

P(AgI)< P(AgBr) < P(AgCl) i R(AgI) < R(AgBr)< R(AgCl)

AgI će se prvi taloţitii najmanje će I-_{ostati u rastvoru}

2. VELIĈINA PROIZVODA RASTVORLJIVOSTI

Primer:

FAKTORI KOJI UTIĈU NA KVANTITATIVNO TALOŢENJE

FRAKCIONO TALOŢENJE– taloţenje na osnovu razlike proizvoda rastvorljivosti:

 taloţenje jona razliĉitih metala, tj. razliĉitih katjonaistim anjonom (npr. taloţenje katjona II analitiĉke grupe jonom S2-₎  taloţenjerazliĉitih anjonaistim jonom metala, tj. istim

katjonom (npr. taloţenje jona halogenida jonima Ag+₎

2. VELIĈINA PROIZVODA RASTVORLJIVOSTI

FRAKCIONO TALOŢENJE

3. TEMPERATURA RASTVORA

Temperatura (o_C) R a s tv orl ji v ost ( g/ l)

Slika 1. Zavisnost rastvorljivosti nekih jedinjenja od temperature FAKTORI KOJI UTIĈU NA KVANTITATIVNO TALOŢENJE

Rastvorljivost

u vodi slabo rastvornih jedinjenja

opada

dodatkom organskog rastvaraĉa (alkohola, acetona i dr.)

Primer:

Rastvorljivost CaSO4kao funkcija koncentracije etanola

Koncentracija etanola

% maseni gCaSORastvorljivost CaSO4/100g rastvaraĉa4

0 0,208 6,2 0,100 13,6 0,044 23,8 0,014 33,0 0,0052 41,0 0,0029 4.

UTICAJ RASTVARAĈA

5.

UTICAJ pH NA TALOŢENJE

pH utiĉe na taloţenje:

• slabo rastvornih hidroksida i

• soli slabih kiselina

)

rastvoru

u

c

(

_M

)

dm

/

mol

10

c

(

_M



6 3

Da li će do taloţenja doći (P´ > P) Kada će taloţenje poĉeti

kada će taloţenje biti potpuno, tj. kvantitativno

FAKTORI KOJI UTIĈU NA KVANTITATIVNO TALOŢENJE



KRISTALNI

talog (Slika 2)

 KOLOIDNI

talog (Slika 3)

Slika 2.Kristalni talog Shematski model AgCl

Slika 3.Shematski model strukture koloidne ĉesticeAgCl taloţene iz rastvora AgNO3

Ag+na površini opkoljen sa 4 Cl

-Ag+u unutrašnjosti opkoljen sa 6 Cl

KRISTALNI TALOG

Ag+na površini opkoljen sa 4 Cl

-Ag+u unutrašnjosti opkoljen sa 6 Cl

-OSOBINE kristalnih taloga: • Veliĉina ĉestica 5-40µm, • Kristalna struktura, • Lako se filtriraju,

• Mala sposobnost adsorpcije stranih jona, • Lako se ispiraju.

Slika 2.Kristalni talog -Shematski model AgCl











_



_







_

 3 x 3 m

nAg

n

x

NO

xNO

AgCl





mAgCl → (AgCl)m= jezgro (nukleus)

jezgro Adsorpcioni sloj Difuzni sloj

jezgro + adsorpcioni sloj= koloidna čestica (granula) granula + difuzni sloj= micela

KOLOIDNI TALOG

Slika 3.Shematski model strukture koloidne ĉesticeAgCl taloţene iz rastvora AgNO3

OSOBINE koloidnog taloga: • Amorfan,

• Porozan, sa velikom specifiĉnom površinom (površina po jedinici mase),

• U velikoj meri oneĉišćen razliĉitim jonima.

Slika 4. Koagulisani koloid

(Treba uoĉiti da je unutrašnja površina izloţena rastvaraĉu velika)

KOLOIDNI TALOG

VELIĈINA ĈESTICA TALOGA

zavisi od:

•

Prirode supstance koja se taloţi,

• Koncentracije reaktanata,

• Brzine kojom se mešaju reaktanti, tj. brzine taloţenja, • Temperature,

Slika 4. Shematski prikaz nastanka adsorpcionih sila na površini jonskog kristala

ONEĈIŠĆENJE TALOGA

I

KOPRECIPITACIJA ili

SATALOŢENJE

-taloţenje neĉistoća u toku taloţenja primarnog taloga

II

POSTPRECIPITACIJA ili NAKNADNO

TALOŢENJE

- nakon izdvajanja taloga

- Postepeno taloţenje neĉistoća iz rastvora nakon što je istaloţen primarni talog

I

KOPRECIPITACIJA ili

SATALOŢENJE

II

POSTPRECIPITACIJA ili NAKNADNO

TALOŢENJE

ONEĈIŠĆENJE TALOGA